Senyawa air (H2O) adalah salah satu zat yang paling penting bagi kehidupan di bumi. Air memiliki banyak sifat unik yang membuatnya berbeda dari zat lain, seperti kemampuan untuk melarutkan banyak zat, menahan panas, dan berubah bentuk sesuai dengan suhu dan tekanan. Namun, apakah Anda tahu bahwa senyawa air juga dapat diuraikan menjadi unsur-unsur penyusunnya, yaitu hidrogen (H2) dan oksigen (O2)?
Ada beberapa cara untuk menguraikan senyawa air menjadi hidrogen dan oksigen, tetapi salah satu cara yang paling umum adalah dengan menggunakan arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air1. Elektrolisis air adalah peristiwa penguraian senyawa air menjadi oksigen dan hidrogen gas dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut1. Pada elektrolisis air, air harus ditambahkan dengan elektrolit, yaitu zat yang dapat menghantarkan arus listrik, seperti garam, asam, atau basa. Elektrolit ini berfungsi untuk meningkatkan konduktivitas listrik air dan memfasilitasi reaksi kimia yang terjadi.
Elektrolisis air membutuhkan dua elektroda, yaitu katoda (elektroda negatif) dan anoda (elektroda positif), yang dicelupkan ke dalam larutan air yang mengandung elektrolit. Elektroda ini kemudian dihubungkan dengan sumber arus listrik, seperti baterai atau generator. Ketika arus listrik mengalir, molekul air akan terurai menjadi ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida (OH-). Ion hidrogen akan bergerak menuju katoda, sedangkan ion hidroksida akan bergerak menuju anoda. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-). Pada anoda, empat ion hidroksida bereaksi dengan melepaskan empat elektron, teroksidasi menjadi gas O2 dan dua molekul air. Reaksi kimia yang terjadi pada elektrolisis air dapat ditulis sebagai berikut:
Katoda: 2H2O + 2e- -> H2 + 2OH- Anoda: 4OH- -> O2 + 2H2O + 4e- Total: 2H2O -> 2H2 + O2
Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari elektrolisis air dapat dikumpulkan dengan menggunakan tabung yang terhubung dengan elektroda. Gas hidrogen dan oksigen ini memiliki banyak manfaat, seperti untuk bahan bakar, industri kimia, atau sumber energi terbarukan. Elektrolisis air juga merupakan salah satu cara untuk menghasilkan hidrogen yang ramah lingkungan, karena tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca.
Selain elektrolisis air, ada juga cara lain untuk menguraikan senyawa air menjadi hidrogen dan oksigen, yaitu dengan menggunakan mikroorganisme. Beberapa jenis mikroorganisme, seperti ganggang, bakteri, atau protozoa, dapat menguraikan senyawa organik dalam air limbah menjadi senyawa yang sederhana, seperti karbon dioksida, amonia, atau hidrogen2. Proses ini disebut biodegradasi. Biodegradasi ini juga mampu menjadi solusi ramah lingkungan pada lingkungan tercemar3.
Mikroorganisme yang dapat menguraikan senyawa air menjadi hidrogen dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu aerob, anaerob, dan fakultatif. Mikroorganisme aerob adalah mikroorganisme yang membutuhkan oksigen untuk hidup dan menguraikan senyawa organik. Mikroorganisme anaerob adalah mikroorganisme yang tidak membutuhkan oksigen untuk hidup dan menguraikan senyawa organik. Mikroorganisme fakultatif adalah mikroorganisme yang dapat hidup baik dengan maupun tanpa oksigen dan menguraikan senyawa organik. Mikroorganisme ini dapat menghasilkan hidrogen dengan cara yang berbeda-beda, tergantung pada jenis senyawa organik yang diuraikan, kondisi lingkungan, dan enzim yang dimiliki.
Salah satu contoh mikroorganisme yang dapat menguraikan senyawa air menjadi hidrogen adalah bakteri Rhodobacter sphaeroides. Bakteri ini termasuk mikroorganisme fakultatif yang dapat melakukan fotosintesis. Bakteri ini dapat menghasilkan hidrogen dengan cara memecah molekul air menjadi hidrogen dan oksigen dengan bantuan cahaya matahari dan enzim hidrogenase. Bakteri ini juga dapat menghasilkan hidrogen dengan cara memecah senyawa organik, seperti glukosa, menjadi hidrogen dan karbon dioksida dengan bantuan enzim nitrogenase. Bakteri ini dapat beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah-ubah, sehingga dapat digunakan untuk menguraikan senyawa air menjadi hidrogen di berbagai tempat.